Metallumformen: Verfahren, Vorteile und Klassifizierung

Metallumformverfahren

Zur Umformung eines Werkstücks in verschiedene Formen werden viele Fertigungsverfahren eingesetzt wie Gießen, Zerspanen, Umformen etc. Das Metallumformen ist eines der wichtigsten Verfahren zur Formgebung. Es beruht auf der Streckgrenze des Materials. Der Werkstoff wird einer Kraft ausgesetzt, sodass die induzierten Spannungen die Streckgrenze übersteigen, aber die Zugfestigkeit nicht erreichen. Die Umformung erfolgt durch plastische Verformung. Dabei kann der Werkstoff erhitzt oder kalt bearbeitet werden; die Kräfte sind druck- oder zugbeanspruchend je nach Produktanforderung. Walzen, Strangpressen, Ziehen etc. gehören dazu.

Arten von Metallumformverfahren

Hauptsächlich zwei Hauptgruppen:

Warmumformung (Hot Working)

Wird das Umformen über der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs durchgeführt, spricht man von Warmumformung. Die Rekristallisationstemperatur liegt bei ca. 1/3 der Schmelztemperatur der meisten Metalle. Die Verformungstemperatur ist entscheidend: weitere Temperaturerhöhung fördert Kornwachstum und mindert mechanische Eigenschaften.

Vorteile

• Jedes Metall lässt sich über der Rekristallisationstemperatur formen.
• Beliebige Umformgrade realisierbar.
• Geringere Kräfte als bei Kaltumformung.
• Beliebige Korngrößen durch Steuerung von Temperatur und Abkühlrate erreichbar.

Nachteile

• Metalle, die bei hohen Temperaturen verspröden, nicht warmumformbar.
• Schlechte Oberflächengüte durch Zunderbildung.
• Schwer, Dimensionsgenauigkeit bei hohen Temperaturen zu halten.
• Heiße Werkstücke schwer handhabbar.

Weiterführend: Warmumformung vs. Kaltumformung

Kaltumformung (Cold Working)

Wird das Umformen unter der Rekristallisationstemperatur durchgeführt, spricht man von Kaltumformung. Erfolgt mit oder ohne tatsächliche Erwärmung, aber die erreichte Temperatur bleibt unter der Rekristallisationstemperatur. Der Prozess bewirkt Verfestigung (Strain Hardening) durch Umformung unter der Rekristallisationstemperatur.

Vorteile

• Erhöht Festigkeit und Härte durch Verfestigung.
• Höhere Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Bessere Dimensionsgenauigkeit als Warmumformung.
• Keine Energie für Erhitzen nötig.
• Kaltumgeformte Werkstücke leicht handhabbar.
• Gute Oberflächengüte – keine Oxidbildung.

Nachteile

• Umformgrad durch Pressengröße begrenzt.
• Höhere Umformkräfte erforderlich.
• Spröde Werkstücke nicht kaltumformbar.
• Höheres Rissrisiko.
• Eigenspannungen und Restspannungen entstehen.

Das war der Überblick über Metallumformverfahren: Arten, Vor- und Nachteile. Fragen? Kommentieren. Teilen erwünscht. Abonnieren für mehr Artikel. Vielen Dank!